Ślady w sprawie zniknięcia byłego policyjnego partnera Sherlocka prowadzą do Londynu. Tam Holmes musi też pogodzić się ze swym bratem, Mycroftem.

Niezwykłe równanie skrywa w sobie tajemnicę tożsamości zabójcy odpowiedzialnego za śmierć matematyka. Tymczasem syn byłego pacjenta prosi Watson o pożyczkę.

Holmes i Watson stają naprzeciwko grupy cyberaktywistów zdecydowanych chronić autora wycieku tajnych rządowych informacji.

Holmes i Watson badają sprawę morderstwa nowojorskiego finansisty. Jedna z podejrzanych okazuje się być dawną znajomą Sherlocka.

Prowadząc śledztwo w sprawie morderstwa zabójcy na usługach gangsterów, Holmes i Watson zstępują do podziemnego państwa przestępczości zorganizowanej.

Zamaskowany i uzbrojony bandyta rabujący mieszkania bierze na cel kapitana Gregsona, demaskując przy tym pewne ukryte fakty z jego życia prywatnego.

Mycroft Holmes pojawia się w Nowym Jorku i prosi brata o pomoc w ustaleniu, komu zależy na śmierci jego narzeczonej i jej konia wyścigowego.

Holmes i Watson poszukują mordercy młodej kobiety związanej z potężnym biznesmenem. Jednocześnie Mycroft usiłuje namówić Sherlocka na powrót do domu.

Samobójstwo młodej kobiety niespodziewanie pozwala ujawnić pewne wskazówki prowadzące do seryjnego zabójcy, który od wielu lat wymykał się sprawiedliwości.

Bell zostaje postrzelony przez szaleńca na komisariacie. Kładzie się to cieniem na perspektywach dalszej współpracy Holmesa i Watson z nowojorską policją.

Zamordowany szef funduszu hedgingowego okazuje się twórcą piramidy finansowej. Tym samym każdy z jego klientów staje się podejrzanym.

Holmes i Watson natykają się na dawną przeciwniczkę, Moriarty, gdy ta doradza w sprawie porwania z udziałem byłego gangstera.

Holmes i Watson są zdania, że w sprawę ciała znalezionego w beczce zamieszana jest mafia; Holmes próbuje pogodzić się z Bellem.

Badając jedną z niewyjaśnionych spraw Sherlocka, Joan trafia na dziwny trop związany z rzadką skamieliną. W tym czasie sam Sherlock udziela się jako promotor czystości.

W związku z zabójstwem obiecującej baletnicy Holmes przesłuchuje jej znajomych z zespołu. W tym czasie Watson poszukuje zaginionego bezdomnego weterana.

Wyjaśniając sprawę zamachu bombowego, Holmes i Watson spotykają Lestradeʼa, który teraz pracuje w Nowym Jorku jako doradca do spraw ochrony głównego podejrzanego.

Mężczyzna, który przed laty był podejrzanym w sprawie morderstwa swojej żony, niespodziewanie otrzymuje żądanie okupu. Tymczasem Lestrade nie chce opuścić Brownstone.

Seryjny morderca zostawia na ciałach ofiar ślady ugryzień. Głównym podejrzanym jest człowiek, który na oczach Watson przed laty umarł na stole operacyjnym.

Kiedy drobny złodziej umiera zarażony wąglikiem, Holmes i Watson ruszają na poszukiwania źródła toksyny, by uniknąć kolejnych ofiar.

Sherlock pomaga odnaleźć zaginioną siostrę znajomemu z grupy wsparcia. Ślady doprowadzają do ujawnienia spisku przekraczającego wszelkie wyobrażenia.

Watson zostaje uprowadzona. Sherlock jest zmuszony połączyć siły ze swoim bratem Mycroftem, by ją odnaleźć, nim będzie za późno.

Śledztwo w sprawie zabójstwa okazuje się trudniejsze niż się początkowo wydawało. Holmes i Watson muszą nawiązać współpracę z brytyjską MI-6.

Holmes i Watson muszą odłożyć na bok dzielące ich emocje, ponieważ ktoś stara się wrobić brata Sherlocka w zdradę.